package com.swjd.stack;

/**
 * 表达式计算器
 *
 * @author 刘涛
 * @create 2021/9/25 15:54
 */
public class Calculator {
    public static void main(String[] args) {
        //模拟输入的表达式
        String expression = "7*2*2-5+1-5+3-4";
        //创建两个栈，一个数栈一个符号栈
        ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(10);
        ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);
        //定义辅助指针index
        int index = 0;//用于扫描
        int num1 = 0;//出栈的第一个数
        int num2 = 0;//出栈的第二个数
        int oper = 0;//字符
        int res = 0;//计算结果
        char ch = ' '; //将每次扫描得到的char保存
        String keepNum = "";//用于拼接多位数
        //开始用while循环扫描表达式
        while (true) {
            //依次扫描表达式的每一个字符
            ch = expression.charAt(index);
            //判断ch是什么
            if (operStack.isOper(ch)) {//如果是运算符
                //判断当前符号栈是否为空
                if (!operStack.isEmpty()) {
                    if (index == 0) {
                        //如果第一个入栈的是符号，就直接入栈
                        operStack.push(ch);
                    } else if (operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())) {
                        //不为空 如果入栈符号优先级小于当前栈中符号优先级 就在数栈中取出两个数据，和符号栈中取出一个数据进行运算
                        num1 = numStack.pop();
                        try {
                            //如果取出的num1已结是最后一个数了 那么就将num2赋为0 防止表达式第一位是+或者—的情况
                            num2 = numStack.pop();
                        } catch (Exception e) {
                            num2 = 0;
                        }
                        oper = operStack.pop();
                        res = numStack.cal(num1, num2, oper);
                        //将运算结果入数栈
                        numStack.push(res);
                        //再将入栈符号入栈
                        operStack.push(ch);
                    } else {
                        // 如果入栈符号优先级大于当前栈中符号优先级 直接入栈
                        operStack.push(ch);
                    }
                } else {
                    //如果符号栈为空，就直接入栈
                    operStack.push(ch);
                }
            } else {
                /*numStack.push(ch - 48);//ch是在表达式中取出的阿斯卡码，要转成数组再入栈
                这样做只能进行个位数的运算，如果第一个字符是数字，第二个字符仍是数字，就应该进行拼接 */
                keepNum += ch;
                //如果ch已经是最后一位就直接入栈
                if (index == expression.length() - 1) {
                    numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                } else if (operStack.isOper(expression.charAt(index + 1))) {//判断下一个是不是数字，如果是数字就继续进行扫描叠加keepNum，如果是运算符就入栈
                    //如果后一位是运算符就入栈
                    numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                    //清空keepNum
                    keepNum = "";
                }
            }
            //让指针向后移动，并判断是否已经到最后了
            index++;
            //当已经扫描完成后退出
            if (index >= expression.length()) {
                //注意。index指针从0开始 length从1开始
                break;
            }
        }
        while (true) {
            //如果符号栈为空，那么数栈中之后有一个数字了，就计算完成了
            if (operStack.isEmpty()) {
                break;
            }
            //计算
            num1 = numStack.pop();
            num2 = numStack.pop();
            oper = operStack.pop();
            res = numStack.cal(num1, num2, oper);
            //将运算结果入数栈
            numStack.push(res);
        }
        System.out.println("表达式" + expression + "计算的结果为：" + numStack.pop());
    }
}

//创建一个栈
class ArrayStack2 {
    private int maxSize;//栈容量
    private int[] stack;//模拟栈的数组
    private int top = -1;//栈顶 没有数据时初始化为-1

    public ArrayStack2(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        stack = new int[this.maxSize];
    }

    /**
     * 是否栈满
     *
     * @return true满 false未满
     */
    public boolean isFull() {
        return top == maxSize - 1;
    }

    /**
     * 是否栈空
     *
     * @return true满 false未满
     */
    public boolean isEmpty() {
        return top == -1;
    }

    /**
     * 入栈
     *
     * @param value 需要入栈的值
     */
    public void push(int value) {
        //先判断栈是否满了
        if (isFull()) {
            System.out.println("栈满！");
            return;
        }
        top++;
        stack[top] = value;
    }

    /**
     * 出栈
     *
     * @return 栈顶代码
     */
    public int pop() {
        if (isEmpty()) {
            //抛出异常处理
            throw new RuntimeException("栈空！");
        }
        int value = stack[top];
        top--;
        return value;
    }

    /**
     * @return 返回栈顶数据
     */
    public int peek() {
        return stack[top];
    }

    /**
     * 遍历
     */
    public void list() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("栈空！");
            return;
        }
        for (int i = top; i >= 0; i--) {
            System.out.println(i + "：" + stack[i]);
        }
    }

    /**
     * 返回运算符优先级
     *
     * @param oper 输入的符号
     * @return 优先级
     */
    public int priority(int oper) {
        if (oper == '*' || oper == '/') {
            return 1;
        } else if (oper == '+' || oper == '-') {
            return 0;
        } else {
            return -1;//假设目前表达式只含有+,-*,/
        }
    }

    /**
     * 判断是否是运算符
     *
     * @param val 传进来的字符
     * @return true是运算符
     */
    public boolean isOper(char val) {
        return val == '+' || val == '-' || val == '*' || val == '/';
    }

    /**
     * 计算方法
     *
     * @param num1 出栈的第一个数
     * @param num2 出栈的第二个数
     * @param oper 计算符号
     * @return 计算结果
     */
    public int cal(int num1, int num2, int oper) {
        int res = 0;//用于存放计算的结果
        switch (oper) {
            case '+':
                res = num1 + num2;
                break;
            case '*':
                res = num1 * num2;
                break;
            case '/':
                res = num2 / num1;
                break;
            case '-':
                res = num2 - num1;
                break;
        }
        return res;
    }
}
